傳統絲桿與直驅技術 數控機床的區別

文:文/阿帕斯數控機床制造(上海)有限公司2024年第三期

導語:在數控機床行業中,傳統絲桿和直驅技術是兩種常見的驅動方式。本文將從結構、應用以及優劣勢等不同層面分別介紹傳統絲桿和直驅技術在數控機床中的區別,希望通過對比和分析,能夠幫助讀者更好地了解和選擇適合自己需求的數控機床驅動方式。

  1結構區別

  傳統絲桿驅動方式是通過絲桿和螺母的配合運動實現,絲桿通過轉動使螺母實現徑向滑動,從而帶動工作臺等部件運動。而直驅技術則通過電機直接驅動工作臺等部件,省略了傳統絲桿和螺母的傳動結構。這種結構上的差異將在接下來的內容中影響到驅動方式的性能表現。

  2 行業應用區別

  ? 精度方面

  傳統絲桿驅動方式由于螺桿螺紋的傳動結構,容易受到傳動間隙、背隙等影響,導致運動精度的下降。而直驅技術則由于沒有傳動結構的存在,運動精度相對較高。尤其在高速運動和細小或精度工藝要求較高的加工場景下,直驅技術更能體現出其優勢;

  ? 反應速度

  由于傳統絲桿驅動方式中的傳動結構存在較大的慣性,運動的加速和減速需要一定的時間,導致加工效率不高。而直驅技術由于沒有傳動結構,慣性較小,能夠實現更快的反應速度和更高的加減速度。這在快速切削加工中具有明顯的優勢,大大提升生產加工效率;

  ? 響應功率

  直驅技術由于電機直接驅動,能夠提供較大的響應功率,使機床工作臺等部件能夠快速加速和停止,并能夠承受更大的負載。而傳統絲桿驅動方式則受限于其傳動結構,響應功率較低,旋轉電機的扭矩通過多次轉換才能推動負載。

  3 優劣勢對比

  (1)優勢

  傳統絲桿傳動方式:

  前期成本低,結構原理相對簡單。在一些對加工精度和生產效率要求不高的場景中仍然能夠使用。

  直驅技術傳動方式:

  ? 精度更高:由于直驅技術沒有傳動間隙和背隙問題,運動精度更高,尤其在高速切削和精密加工中表現更加優異;

  ? 高效率和能耗更低:直驅技術采用電機直接驅動,能夠更有效地利用能源,因此能源消耗較低,更符合環境保

  護和可持續性發展的需求;

  ? 結構簡單:直驅技術的結構更加簡單,消除絲桿傳動時會產生的傳動部件和誤差,能減少機床的維護工作,提高機床穩定性。

  (2)劣勢

  傳統絲桿傳動方式:

  ? 運動精度受到限制:絲桿傳動方式存在運動間隙、背隙問題導致運動精度受到限制,尤其在高速切削和精密加

  工中表現不佳;

  ? 轉速受限:由于絲桿傳動結構的限制,傳統絲桿傳動方式的轉速通常較低,無法滿足高速加工的需求;

  ? 結構復雜且維護成本高:傳統絲桿傳動系統結構復雜,需要定期維護和更換零部件,增加了機床的維護成本和停機時間。

  直驅技術傳動方式:

  主要在于成本較高、對電機的要求嚴格。直驅技術所需的高性能電機及其控制系統成本較高。

  4 能源消耗

  傳統絲桿驅動方式由于傳動結構的存在,會造成一定的能量損失,而直驅技術則通過電機直接驅動,能夠更有效地利用能量,減少能量損耗。在長時間運行和大功率生產加工中,直驅技術具有更高的能源效率,節省能源成本。

  5 可持續性

  直驅技術由于其結構簡化,沒有傳動結構和摩擦件,可以降低機床的維修維護頻率,提高精度壽命,減少售后和維修成本。而傳統絲桿驅動方式存在傳動結構,精度壽命短,需要定期維護和更換零部件。因此,從可持續發展的角度考慮,直驅技術更具有優勢。

  6 阿帕斯自主研發產品介紹

  阿帕斯超高速全直驅搖籃五軸加工中心U600S采用礦物鑄造床身,擁有出色的抑振性能和優異的熱穩定性;其他結構件均采用優質鑄鐵,通過高剛性結構設計,使機床擁有出色的加工能力和加工性能。此外,高響應直線電機驅動、大型高剛性滾珠導軌與雙側支撐搖籃轉臺,再通過自主研發的直驅運控技術,使加工的零部件精度更高,質量更穩定,性能更可靠,US系列產品是模具加工、復雜航空航天零部件、汽車及一般機械零件加工行業的最佳解決方案。

  7 總結

  經過對傳統絲桿傳動方式和直驅技術在結構層面、應用層面,以及優劣勢等方面的對比,可以清楚地看到直驅技術在數控機床中具有重要的優勢。直驅技術通過簡化結構、提高精度、降低能耗和維護成本,滿足了現代高精度、高效率和可持續發展的需求。相反,傳統絲桿傳動方式由于其運動精度受限、轉速受限以及結構復雜等劣勢,無法滿足現代數控機床對高精度和高速加工的要求因此,建議在選擇數控機床驅動方式時,應優先考慮直驅技術。當然,具體應用場景和需求也需要綜合考慮,但從整體趨勢來看,直驅技術在數控機床行業已經成為主流,能夠提供更高的加工精度和生產效率。阿帕斯全系產品采用直驅技術,實現了相對于傳統數控機床的更高效率、更高精度、更長壽命,集重切削、超高速切削、微米級切削能力于一體,為制造業提供了全新的革命性的金屬切削方案,為中國制造業從“制造”到“創造”提供了全新的工業“母機”方案,助力中國制造業轉型升級。


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直驅結構與傳統伺服 + 絲杠結構之比較

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阿帕斯超高速全直驅搖籃五軸加工中心 U600S


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